CN117721370A - 一种抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板及其制备方法，其质量百分比化学成分为：C：0.10％～0.12％，Si：0.20％～0.30％，Mn：1.20％～1.40％，P≤0.010％，S≤0.005％，Nb：0.030％～0.040％，Ti：0.018％～0.030％，Ni：0.28％～0.38％，Cu：0.35％～0.55％，Al：0.020％～0.050％，并控制Pcm≤0.25％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。本发明的500MPa级海洋风电用钢板采用TMCP+回火工艺生产，厚度30mm～60mm，屈服强度≥500MPa，抗拉强度600～760MPa，断后伸长率≥17％，‑30℃心部冲击功≥120J，耐腐蚀性能较常规355MPa级海洋风电钢板提升50％以上。所述钢板经热输入≥35kJ/cm埋弧焊焊接后，焊接接头抗拉强度≥600MPa，‑30℃冲击功≥80J；焊接接头在应力比为0.5条件下，10⁷周次轴向加载疲劳极限≥450MPa，兼备高强韧、抗疲劳、耐腐蚀、易焊接等特性，可满足海洋风电设施的安全服役及高强轻量化发展需求。

Description

一种抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板及其制备方法

技术领域

本发明属于低合金高强钢生产技术领域，具体涉及一种抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板及其制备方法。

背景技术

在全球能源转型、应对气候变化的背景下，风电设备大型化、智能化、绿色化发展势如破竹，陆上机组从2～4MW向5～6MW发展，海上机组也从6～8MW向10～14MW发展，因此塔筒所承受的载荷也随之增加。尤其是面对海上波浪、海潮和风暴等恶劣交变载荷环境，对钢板低温断裂韧性、抗疲劳和耐腐蚀等服役安全性能提出了更高的要求。目前，尽管60mm以下厚度355MPa级别的风电钢板已被广泛应用于风电设备，但因强度不足导致的焊接区(尤其是环焊位置)开裂，造成风塔倒塌的情况时有发生。因此为保证风电设施的安全可靠运行，风电钢板朝更高强度级别发展已成为不可逆的趋势。高强钢的应用可减少制造过程中的能量消耗，同时可使塔筒直径满足运输限制要求，降低运输成本，实现全产业链绿色发展。提升钢板的强韧性、抗疲劳和易焊接性能，兼备优异耐腐蚀性等综合性能指标，是满足风电大型化、绿色化、经济化发展和塔筒服役安全性能的重要途径。

目前关于风电用钢板的报道，多集中于345～460MPa级别，生产工艺涉及TMCP(+回火)、正火、正火轧制，如专利申请CN114635074A公开了一种TMCP工艺生产80～100mm厚风电用钢板生产方法，屈服强度最高仅为395MPa；专利申请CN112662933A公开了一种耐低温冲击韧性风电钢的制备方法，采用正火轧制工艺，强度为420MPa级别；专利CN113969372B公开了一种低碳抗疲劳风电用钢板及制备方法，屈服强度≥465MPa，根据其实施方式，最高屈服强度为475MPa。可见，上述技术均无法满足海洋风电设施制造行业对于500MPa级钢板的需求。

专利申请CN116219320A公开了一种海洋环境下轻量化桩体钢及其生产方法，成分包含C：0.03％～0.06％，Si：0.15％～0.3％，Mn：0.7％～1％，V：0.04％～0.06％，N：0.0012％～0.016％，Cu：0.3％～0.5％，Ni：0.8％～1.2％，Mo：0.2％～0.4％，Ta：0.01％～0.02％，Re：0.01％～0.02％，Cr：1％～1.5％，REM：0.03％～0.05％，Sn：0.05％～0.1％，Ti：0.001％～0.005wt％，P：0.01％～0.02％，S≤0.005％，强度达到500MPa级。其成分体系相对复杂，且加入了更多的Ni、Cr、Mo等贵金属，成本高且会恶化焊接性能，同时未能体现钢板的疲劳性能。

专利申请CN115896612A公开了一种屈服强度500MPa低碳当量耐候钢及其生产方法，C：0.09％～0.12％、Si：0.30％～0.40％、Mn：1.20％～1.40％、P≤0.015％、S≤0.005％、Cr:0.35％～0.50％、Cu：0.18％～0.25％、Ni:0.15％～0.30％、Ti：0.055％～0.075％，其Ti含量较高，易形成大颗粒TiN无法起到细化晶粒效果，而且虽然具备一定的耐大气腐蚀性能，但无法适应海水强腐蚀环境的服役安全性。

发明内容

针对现有技术存在的不足及缺陷，本发明旨在提供一种抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板及其制备方法。本发明的500MPa级海洋风电用钢板采用TMCP+回火工艺生产，具有高强韧、抗疲劳、耐腐蚀、易焊接等特性，可满足海洋风电设施的安全服役及高强轻量化发展需求。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板的成分设计，采用如下技术方案：

一种抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板，所述钢板中化学成分质量百分数为：C：0.10％～0.12％，Si：0.20％～0.30％，Mn：1.20％～1.40％，P≤0.010％，S≤0.005％，Nb：0.030％～0.040％，Ti：0.018％～0.030％，Ni：0.28％～0.38％，Cu：0.35％～0.55％，Al：0.020％～0.050％，并控制Pcm≤0.25％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

其中：Pcm＝C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B，式中元素符号代表相应元素在钢板中的质量百分含量。

在上述抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板中，作为一种优选实施方式，所述不可避免的杂质元素中，以质量百分比计，H≤0.0002％，O≤0.003％，N≤0.0040％，As≤0.007％，Sb≤0.010％，Sn≤0.015％，Pb≤0.010％。

在上述抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板中，作为一种优选实施方式，所述钢板的厚度为30mm～60mm，所述钢板的屈服强度≥500MPa，抗拉强度600～760MPa，断后伸长率≥17％，-30℃心部冲击功≥120J，耐腐蚀性能较常规355MPa级海洋风电钢板提升50％以上。所述钢板经热输入≥35kJ/cm埋弧焊焊接后，焊接接头抗拉强度≥600MPa，-30℃冲击功≥80J；焊接接头在应力比(最小加载应力与最大加载应力比值)为0.5条件下，10⁷周次轴向加载疲劳极限≥450MPa。

所述抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板中主要合金的作用表现如下：

Ni是最为明显改善钢板低温韧性的元素，加入适当的Ni能够降低晶体的层错能，有利于位错的滑移运动，改善冲击韧性；同时，Ni可促进钢板表面形成致密的保护性锈层，提高钢板的耐腐蚀性。但是Ni含量太高不利于保证焊接性能。因此，本发明中Ni含量控制在0.28％～0.38％。

Cu可以提高钢的耐蚀性、强度，改善焊接性与机加工性等。但是Cu含量过高会增加钢板的热脆性倾向。因此，本发明的Cu含量控制在0.35％～0.55％。

Nb能够有效起到细化晶粒的效果，也能起到析出强化的作用；但是受C的限制及加热温度的影响，含量太高的Nb无法充分固溶。因此，本发明中Nb含量控制在0.030％～0.040％。

Ti同样可以起到细化晶粒、析出强化的效果，显著改善钢板低温冲击韧性。添加少量钛可以固定钢中的氮，促进铌微合金化元素的固溶，但含量过高时易形成大颗粒TiN而失去细晶效果。因此本发明将Ti含量控制在0.018％～0.030％。

Al能够固定钢中的自由N，改善钢板、焊接HAZ的低温韧性，而且AlN的弥散析出会抑制加热过程中奥氏体晶粒长大、均匀细化奥氏体晶粒尺寸，提高冲击韧性。但过多的Al含量会导致钢的夹杂物数量增多，夹杂物尺寸变大，钢板内部质量的下降，影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能，因此，本发明将Al含量控制在0.020％～0.050％。

Pcm：控制冷裂纹敏感系数有利于保证产品的焊接性能，本发明控制Pcm≤0.25％。

钢中的杂质元素，如S、P等，会增加连铸坯偏析程度，造成钢板焊接后探伤不良，而且会恶化钢板的疲劳性能和耐腐蚀性能。因此，S、P含量分别控制在0.005％和0.010％以下。

本发明第二方面提供一种上述抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板的制备方法，包括以下步骤：

1)铁水预处理：将铁水通过KR法进行脱硫处理，使铁水硫含量控制在0.008％以下，

2)转炉冶炼：对铁水和废钢进行初炼，得到初炼钢水；

3)钢水精炼：对钢水进行LF精炼+RH精炼；

4)铸坯浇铸：浇铸获得连铸坯；

5)铸坯加热：对铸坯冷装装炉；采用多阶段加热升温方式；

6)控制轧制：对铸坯进行粗轧、精轧两阶段轧制，获得特定尺寸的钢板；

7)控制冷却：对轧后钢板进行冷却；

8)回火：对水冷后的钢板进行回火热处理。

在上述抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述铁水预处理中，将铁水通过KR法进行脱硫处理，使铁水硫含量控制在0.008％以下，脱硫温度1240℃～1300℃。

在上述抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述转炉冶炼中，将KR脱硫处理后的铁水、废钢、镍板、铜板加入到转炉中；优选地，所述废钢/(铁水+废钢)≤10wt％。冶炼时，终渣碱度控制在R＝3.0～4.0，采用金属锰、铌铁、硅铁进行合金化，合金在放钢20％～30％时加入，在钢水出至70％～80％时加完，优选地，按照3～3.5kg/t加入铝锰铁对钢水进行脱氧。

本发明在转炉冶炼时实现低C低Mn低P成分控制，目的在于改善钢板C、Mn偏析，降低钢内夹杂物水平，有利于提升钢板冲击韧性、疲劳强度和耐腐蚀性能。本阶段中提升强度和耐腐蚀性能的Ni、Cu元素以及细化晶粒的Nb元素需配到位，避免在后续精炼过程中补加，以免溶化不彻底而起不到应有的效果。

在上述抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述钢水精炼步骤中，钢水精炼分为LF精炼和RH精炼，LF精炼全程底吹氩搅拌，采用铝粒、碳化钙、碳化硅调渣，出站前顶渣为白渣，保持时间≥10min，以降低S含量；用铝线调整Al成分，以控制钢水氧含量；钛元素极易与氧结合，本阶段需用钛线调整钛含量为0.018％-0.030％，微量钛可固定钢中的氮，促进铌元素的固溶，以细化晶粒，提高强韧性能和抗疲劳性能。RH精炼确保真空度≤30Pa，纯脱气时间≥5min，RH精炼结束后，每炉喂纳米高钙线100～120m，若是停开浇炉次，则喂纳米高钙线长度≥140m，通过钙处理促进夹杂物的细化和球化，可有效提高钢的冲击韧性、耐腐蚀性能和疲劳性能；优选地，LF精炼时间≥50min，其中吹氩时间≥5min；优选地，RH精炼时间≥50min，其中软吹氩时间≥14min。

在上述抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述铸坯浇铸中，采用全程保护浇铸，结晶器使用包晶钢保护渣，中间包采用碳化稻壳进行覆盖，以防止钢水氧化并除去钢水上浮的夹杂物；优选地，浇铸时钢水过热度≤15℃，铸坯拉速为0.80-0.10m/min；优选地，对于30mm≤成品厚度≤50mm规格的钢板，选用250mm或300mm厚铸坯；对于50mm＜成品厚度≤60mm规格的钢板，选用300mm厚铸坯；优选地，铸坯入坑或堆垛缓冷≥48h。

在上述抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述铸坯加热中，铸坯冷装装炉，采用多阶段加热升温方式，加热一段温度1050～1200℃，加热二段温度1180～1250℃，均热段温度1160～1220℃，控制好炉压，在均热段采用小煤气量、小风量，使其温度略低于加热二段，从而抑制氧化铁皮进一步形成。优选地，均热时间≥50min，在炉时间≥10min/cm，出钢温度为1180～1200℃，一方面保证铸坯烧匀烧透，同时又防止奥氏体晶粒过分长大；优选地，在所述铸坯加热后，进行高压水除磷处理。

在上述抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述控制轧制步骤中，轧制过程为粗轧、精轧两阶段轧制；优选地，所述粗轧为再结晶轧制，采用大压下模式，粗轧道次≤6，并保证至少2道次的道次压下率(单道次厚度压下量/入口厚度)≥18％；优选地，在所述粗轧中，对于30mm≤成品厚度＜40mm规格的钢板，粗轧后中间坯厚度/成品厚度＝3.5；对于40mm≤成品厚度＜50mm规格的钢板，粗轧后中间坯厚度/成品厚度＝3.0；对于50mm≤成品厚度≤60mm规格的钢板，粗轧后中间坯厚度/成品厚度＝2.4。优选地，所述精轧为未再结晶轧制，精轧道次≤8，更优选地，所述精轧道次为6道；更优选地，在所述精轧中，对于30mm≤成品厚度＜45mm规格的钢板，精轧开轧温度为840～850℃；对于45mm≤成品厚度≤60mm规格的钢板，精轧开轧温度为830～840℃；更优选地，最后3道次变形在800～820℃温度范围内进行。

本发明中中间坯厚度指的是经粗轧结束后的铸坯厚度；本发明中通过限定粗轧为再结晶轧制，粗轧道次≤6道，并保证至少2道次的压下率≥18％，以充分发挥Nb元素的作用，通过大压下率使奥氏体晶粒充分细化，改善钢板强韧性能和抗疲劳性能。通过限定精轧为未再结晶轧制，精轧轧制道次≤8道，以充分利用道次间的形变累积效应和形变奥氏体晶内缺陷诱发的强制相变机制，促使奥氏体晶粒内部出现大量变形带、孪晶和位错，为后续相变形核创造条件，使钢板强韧性和抗疲劳性能提高。控制粗轧后所得到的中间坯厚度，以合理分配粗轧和精轧的压下量，提高钢板综合性能。

在上述抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述控制冷却步骤中，开冷温度控制在760～780℃，终冷温度控制在500～530℃；优选地，冷却速度10～12℃/s。

本发明为保证焊接性能采用低碳低锰成分设计，淬透性元素加入量均较低，因此选用了轧后的强水冷工艺，以获得贝氏体占60％以上的组织，在提升钢板强度的同时细化微观晶粒组织，保证钢板的低温冲击性能和抗疲劳性能。

在上述抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述回火步骤中，对于30mm≤成品厚度＜50mm规格的钢板，加热温度420±5℃，保温时间15±2min；对于50mm≤成品厚度≤60mm规格的钢板，加热温度440±5℃，保温时间20±2min。

本发明通过回火热处理，可有效消除强水冷后钢板的内应力，减少应力裂纹源，消除应力不均造成的不同部位腐蚀点位差，提高钢板的抗疲劳性能和耐腐蚀性能。

这样，就获得了30～60mm厚抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板，作为优选，所述制备方法获得钢板的室温组织为约60％贝氏体+约30％针状铁素体+残余奥氏体。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

(1)本发明保证服役长寿命。海洋风电机组单机容量一般为陆上风电机组的2倍以上，塔筒所承受的载荷更为复杂，且海水作为强腐蚀性介质，时刻威胁着风电机组的服役安全性能。本发明通过改善钢板C、Mn偏析，控制P、S含量，促进晶粒细化，改良锈层特性等手段，并经控冷后的回火处理消除钢板内应力，抑制了疲劳裂纹的产生和扩展，同时降低了腐蚀活性夹杂物密度以及组织腐蚀电位差，使得钢板焊后疲劳强度≥450MPa，且耐腐蚀性能较常规355MPa级风电钢板提升50％以上，可以挺直海上机组的“腰杆”，为实现安全服役20年提供有力保障。

(2)本发明满足焊接高效率。本发明采用低碳含低锰低碳当量成分设计，通过高洁净钢水冶炼技术获得高质量铸坯，采用TMCP生产工艺，实现高渗透轧制，充分发挥固溶强化、沉淀强化和细晶强化的作用，在获得钢板良好强韧性能的同时，保证了优异焊接性能，焊接热输入可达到35kJ/cm以上，有效实现加工过程的高效化。

(3)本发明实现绿色轻量化。因为强度的提升，使用本发明产品制造的风电塔筒相较于普通355MPa海洋风电板可减重达10％以上，同时钢板耐腐蚀性能的提高，可减少海洋强腐蚀环境服役时钢板的腐蚀裕量设计，有效满足海洋风电设施强量化的行业发展需求。

附图说明

图1为本发明实施例1钢板金相组织图。

具体实施方式

本说明书中公开的任一特性，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子而已。所述仅仅是为了帮助理解本发明，不应该视为对本发明的具体限制。下面以具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：钢板厚度为30mm。

本发明提供一种抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板。KR处理后S含量0.004％，转炉冶炼时Ni、Cu元素以及细化晶粒的Nb元素需配到位，避免在后续精炼过程中补加。LF精炼时间50min，期间喂钛线调整钛含量为0.018％-0.030％。RH精炼时间55min，RH后喂纳米高钙线100m。熔炼化学成分及重量百分比含量为：C：0.115％，Si：0.25％，Mn：1.25％，P：0.010％，S：0.002％，Nb：0.030％，Ti：0.018％，Ni：0.35％，Cu：0.50％，Al：0.038％，其余为Fe和不可避免的杂质元素，Pcm＝0.23％。之后浇铸得到250mm厚连铸坯，铸坯拉速0.95m/min，铸坯切割后缓冷48小时。

对缓冷后铸坯进行加热，出钢温度1190℃，在炉时间270min，粗轧采用大压下模式，共6道次，第5、6道次压下率分别为18.3％、20.7％，粗轧结束后中间坯厚度105mm；待温至850℃开始精轧阶段，精轧8道次，精轧最后3道次轧制温度分别为815℃、814℃、810℃；轧制后以12℃/s的速度进行控冷，开冷温度778℃，终冷温度503℃；回火加热温度420℃，保温时间15min。

实施例2：钢板厚度为50mm。

本发明提供一种抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板。KR处理后S含量0.006％，转炉冶炼时Ni、Cu元素以及细化晶粒的Nb元素需配到位，避免在后续精炼过程中补加。LF精炼时间58min，期间喂钛线调整钛含量为0.018％-0.030％。RH精炼时间55min，RH后喂纳米高钙线110m。熔炼化学成分及重量百分比含量为：C：0.104％，Si：0.27％，Mn：1.31％，P：0.009％，S：0.002％，Nb：0.035％，Ti：0.020％，Ni：0.38％，Cu：0.42％，Al：0.041％，其余为Fe和不可避免的杂质元素，Pcm＝0.24％。之后浇铸得到250mm厚连铸坯，铸坯拉速0.95m/min，铸坯切割后缓冷48小时。

对缓冷后铸坯进行加热，出钢温度1200℃，在炉时间275min，粗轧采用大压下模式，共5道次，第4、5道次压下率分别为19.1％、21.2％，粗轧结束后中间坯厚度120mm；待温至837℃开始精轧阶段，精轧8道次，精轧最后3道次轧制温度分别为818℃、815℃、813℃；轧制后以11℃/s的速度进行控冷，开冷温度770℃，终冷温度518℃；回火加热温度440℃，保温时间20min。

实施例3：钢板厚度为60mm。

本发明提供一种抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板。KR处理后S含量0.005％，转炉冶炼时Ni、Cu元素以及细化晶粒的Nb元素需配到位，避免在后续精炼过程中补加。LF精炼时间55min，期间喂钛线调整钛含量为0.018％-0.030％。RH精炼时间53min，RH后喂纳米高钙线120m。熔炼化学成分及重量百分比含量为：C：0.118％，Si：0.21％，Mn：1.38％，P：0.010％，S：0.002％，Nb：0.036％，Ti：0.024％，Ni：0.30％，Cu：0.51％，Al：0.039％，其余为Fe和不可避免的杂质元素，Pcm＝0.24％。之后浇铸得到300mm厚连铸坯，铸坯拉伸0.80m/min，铸坯切割后缓冷48小时。

对缓冷后铸坯进行加热，出钢温度1182℃，在炉时间278min，粗轧采用大压下模式，共5道次，第4、5道次压下率分别为18.9％、21.3％，粗轧结束后中间坯厚度144mm；待温至830℃开始精轧阶段，精轧6道次，精轧最后3道次轧制温度分别为820℃、815℃、812℃；轧制后以10℃/s的速度进行控冷，开冷温度769℃，终冷温度521℃；回火加热温度440℃，保温时间20min。

对比例1：钢板厚度为60mm。轧后水冷强度较弱，具体工艺如下。

与实施例3来自同一炉，成分相同，采用300mm厚连铸坯。对铸坯进行加热，出钢温度1181℃，在炉时间277min，粗轧采用大压下模式，共5道次，第4、5道次压下率分别为19.0％、21.1％，粗轧结束后中间坯厚度144mm；待温至830℃开始精轧阶段，精轧6道次，精轧最后3道次轧制温度分别为820℃、816℃、812℃；轧制后以9℃/s的速度进行控冷，开冷温度770℃，终冷温度548℃；回火加热温度440℃，保温时间20min。

对比例2：钢板厚度为60mm。水冷后不进行回火处理，具体工艺如下。

对比例2与实施例3来自同一炉，成分相同，采用300mm厚连铸坯。对铸坯进行加热，出钢温度1181℃，在炉时间280min，粗轧采用大压下模式，共5道次，第4、5道次压下率分别为19.1％、20.8％，粗轧结束后中间坯厚度144mm；待温至830℃开始精轧阶段，精轧6道次，精轧最后3道次轧制温度分别为820℃、816℃、814℃；轧制后以10℃/s的速度进行控冷，开冷温度768℃，终冷温度525℃。之后不进行回火热处理。

表1为钢板母材力学性能，实施例1-3中，屈服强度≥500MPa，抗拉强度600～760MPa，断后伸长率≥17％，-30℃心部冲击功≥120J。所述制备方法获得钢板的室温组织为约60％贝氏体+约30％针状铁素体+残余奥氏体。如图1为得到的钢板金相组织图。对比例1中，由于水冷强度较小，铁素体、珠光体形成量相对较多，强度显著低于实施例。对比例2母材性能与实施例相近。

钢板经埋弧焊方式焊接，焊接热输入为35.50～40.09kJ/cm，焊后力学性能如表2所示，实施例1-3中，焊接接头抗拉强度≥600MPa，-30℃冲击功≥80J，其中疲劳试验应力比为0.5，采用正弦波应力循环≥10⁷次，钢板疲劳极限≥450MPa。对比例1焊后强度下降非常明显，说明铁素体+珠光体为主的组织经35kJ/cm热输入焊接后组织发生显著恶化，而且由于本身强度低，疲劳极限也较低。对比例2焊后强度与实施例相近，但是其疲劳极限非常低，甚至低于对比例1，说明水冷后不进行回火处理，钢板的内应力极易引发形成裂纹源，降低疲劳强度。

钢板在实验室人工海水(成分如表3所示)，试验温度25±2℃条件下浸泡30天，采用失重法计算腐蚀速率，结果如表4所示，其中作为对比的TMCP状态EH36钢化学成分为：C：0.15％，Si：0.33％，Mn：1.20％，P：0.013％，S：0.005％，Nb：0.018％，Ti：0.025％，Al：0.035％，可见，本发明耐腐蚀性能较常规355MPa级海洋风电钢板提升50％以上。

表1母材力学性能

表2焊后力学性能

表3人工海水成分

表4海水中腐蚀速率

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板，其特征在于，该钢板的化学成分按质量百分比计为：C：0.10％～0.12％，Si：0.20％～0.30％，Mn：1.20％～1.40％，P≤0.010％，S≤0.005％，Nb：0.030％～0.040％，Ti：0.018％～0.030％，Ni：0.28％～0.38％，Cu：0.35％～0.55％，Al：0.020％～0.050％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

2.根据权利要求1所述的抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板，其特征在于，所述不可避免的杂质中各组分的质量百分比含量为：H≤0.0002％，O≤0.003％，N≤0.0040％，As≤0.007％，Sb≤0.010％，Sn≤0.015％，Pb≤0.010％。

3.根据权利要求1所述的抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板，其特征在于，所述钢板Pcm≤0.25％，厚度为30mm～60mm，屈服强度≥500MPa，抗拉强度600～760MPa，断后伸长率≥17％，-30℃心部冲击功≥120J，所述钢板经热输入≥35kJ/cm埋弧焊焊接后，焊接接头抗拉强度≥600MPa，-30℃冲击功≥80J；焊接接头在应力比为0.5条件下，10⁷周次轴向加载疲劳极限≥450MPa。

4.一种抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板的制备方法，包括以下步骤：

1)铁水预处理：将铁水通过KR法进行脱硫处理，使铁水硫含量控制在0.008％以下；

2)转炉冶炼：对铁水和废钢进行初炼，得到初炼钢水；

3)钢水精炼：对钢水进行LF精炼+RH精炼；

4)铸坯浇铸：浇铸获得连铸坯；

5)铸坯加热：对铸坯冷装装炉；采用多阶段加热升温方式；

6)控制轧制：对铸坯进行粗轧、精轧两阶段轧制，获得钢板；

7)控制冷却：对轧后钢板进行冷却；

8)回火：对水冷后的钢板进行回火热处理。

5.根据权利要求4所述的抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板的制备方法，其特征在于，所述步骤1)铁水预处理中，脱硫温度1240℃-1300℃；

所述步骤2)转炉冶炼中，冶炼时，终渣碱度控制在R＝3.0～4.0，采用金属锰、铌铁、硅铁进行合金化，合金在放钢20％～30％时加入，在钢水出至70％～80％时加完，按照3～3.5kg/t加入铝锰铁对钢水进行脱氧。

6.根据权利要求4所述的抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，浇铸时钢水过热度≤15℃，铸坯拉速为0.80-0.10m/min。

7.根据权利要求4所述的抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板的制备方法，其特征在于，所述步骤5)中，加热一段温度1050～1200℃，加热二段温度1180～1250℃，均热段温度1160～1220℃，，均热时间≥50min，在炉时间≥10min/cm，出钢温度为1180～1200℃。

8.根据权利要求4所述的抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板的制备方法，其特征在于，所述步骤6)控制轧制中，粗轧为再结晶轧制，采用大压下模式，粗轧道次≤6，至少2道次的道次压下率≥18％；精轧为未再结晶轧制，精轧道次≤8；对于30mm≤成品厚度＜45mm规格的钢板，精轧开轧温度为840～850℃；对于45mm≤成品厚度≤60mm规格的钢板，精轧开轧温度为830～840℃；最后3道次变形在800～820℃温度范围内进行。

9.根据权利要求4所述的抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板的制备方法，其特征在于，所述步骤7)控制冷却中，开冷温度控制在760～780℃，终冷温度控制在500～530℃，冷却速度10～12℃/s。

10.根据权利要求4所述的抗疲劳耐腐蚀500MPa级海洋风电用钢板的制备方法，其特征在于，所述步骤8)回火中，对于30mm≤成品厚度＜50mm规格的钢板，加热温度420±5℃，保温时间15±2min；对于50mm≤成品厚度≤60mm规格的钢板，加热温度440±5℃，保温时间20±2min。